Gateway Load Balancing Protocol (GLBP)

Gateway Load Balancing Protocol (GLBP) là giao thức độc quyền của Cisco cung cấp khả năng dự phòng và cân bằng tải cho router được giới thiệu vào năm 2005 và là bản nâng cấp của giao thức HSRP. Giao thức này được hỗ trợ ở các dòng router của Cisco sau: Cisco 1700 Series, Cisco 2600 Series, Cisco 3620 Series, Cisco 7200 Series, Cisco 7400 Series,…

Gateway Load Balancing Protocol là bản nâng cấp của HSRP (Hot Standby Redundancy Protocol) và có chức năng tương tự, cũng bao gồm ít nhất hai router, một router chính và một router phụ dự phòng. Trong khi HSRP chỉ cho phép tạo một địa chỉ MAC ảo và một địa chỉ IP ảo cho một group thì GLBP cho phép tạo một địa chỉ IP ảo cho một group và nhiều địa chỉ MAC ảo cho IP đó.

Đối với HSRP chúng ta không thể cân bằng tải trên cùng một group được, nếu muốn cân bằng tải trên một group ở HSRP chúng ta phải cấu hình MHSRP tức là chúng ta phải tạo ra một group thứ hai, và như vậy là phân nửa các máy client trong mạng sẽ sử dụng địa chỉ IP ảo của Group thứ nhất và phân nữa còn lại sẽ sử dụng địa chỉ IP ảo của Group thứ hai làm Default Gateway. Như vậy thì sẽ làm cho công việc quản trị của người quản trị viên khá rối rắm cho nên giao thức Gateway Load Balancing Protocol ra đời và cho phép cân bằng tải chỉ với một Group, vì cùng một địa chỉ IP ảo GLBP có thể tạo ra vô số địa chỉ MAC cho địa chỉ IP ảo này, và điều đó có nghĩa là nhiều máy Client có thể gửi một gói tin đến chung một địa chỉ IP, Active Router trong GLBP sẽ làm nhiệm vụ cấp địa chỉ MAC này và phân bố đều cho các máy client.

Active Virtual Gateway:

Cũng giống như ở HSRP, khi các router được cấu hình vào một group GLBP thì sẽ bầu ra một Active Router và Standby Router. Ở GLBP Active Router được gọi là Active Virtual Gateway (AVG), và Standby Router được gọi là Active Virtual Forwarder (AVF). Các router trong một nhóm GLBP còn có tên gọi khác là gateway. Để bầu chọn ra AVG cho nhóm đó các router sẽ dựa trên chỉ số priority của từng router (router có chỉ số priority cao nhất sẽ được bầu). Nếu tất cả các chỉ số priority đều bằng nhau thì AVG sẽ được chọn bằng cách chọn ra Active Router dựa vào địa chỉ IP thật của router nào cao nhất, các router còn lại sẽ làm AVF.

Đối với HSRP, các gói tin chỉ được truyền tải thông qua Active Router, và Standby Router chỉ có nhiệm vụ chờ để thay thế Active Router. Còn GLBP thì khác, tất cả các router được cấu hình GLBP đều có khả năng truyền tải các gói tin, Active Router hay AVG chỉ có nhiệm vụ trả lời các gói ARP Request (Address Resolution Protocol Request) từ các máy client và cấp địa chỉ MAC ảo cho các router khác trong nhóm, router được AVG cấp địa chỉ MAC ảo thì được gọi là Active Virtual Forwarder (AVF).

Chúng ta sẽ dùng mô hình GLBP bên dưới để mô tả cách thức hoạt động của AVG và AVF. Chúng ta có Router A là AVG của nhóm GLBP, và sẽ chịu trách nhiệm quản lí địa chỉ IP ảo 10.21.8.10. Router A đồng thời cũng là một AVF cho địa chỉ MAC ảo 0007.b400.0101. Router B là thành viên của cùng một nhóm GLBP với Router A và được phân công làm AVF cho địa chỉ MAC ảo 0007.b400.0102. Client 1 có địa chỉ default gateway là 10.21.8.10 và địa chỉ MAC gateway là 0007.b400.0101. Client 2 sử dụng chung một địa chỉ IP với Client 1 làm default gateway nhưng lại nhận được địa chỉ MAC gateway là 0007.b400.0102 bởi vì Router B chia sẽ lưu lượng đường truyền (traffic load) với Router A.

Mô hình GLBP với hai router.

Nếu Router A vì lý do gì đó mà không hoạt động được nữa, Client 1 sẽ không bị mất kết nối với mạng WAN bởi vì Router B sẽ đảm đương trách nhiệm chuyển tiếp gói tin được gửi đến địa chỉ MAC ảo của Router A, và đồng thời cũng trả lời các gói tin được gửi đến địa chỉ MAC ảo của Router B. Router B sẽ đảm đương trách nhiệm của một AVG cho toàn bộ nhóm GLBP. Và vì thế giao các thành viên bên trong mạng vẫn tiếp tục trao đổi với nhau hoặc ra mạng bên ngoài cho dù Router A có gặp sự cố.

GLBP tổ chức dự phòng cho các Virtual gateway của mình giống như cách làm của HSRP. Một gateway sẽ được bầu làm AVG, các gateway khác sẽ được bầu làm Standby virtual gateway, các router còn lại sẽ được đặt ở trạng thái lắng nghe (listen) và các router lắng nghe này được gọi là Standby Virtual Forwarder (SVF) sẽ có nhiệm vụ lắng nghe và thay thế các AVF khi gặp sự cố.

Thuật toán cân bằng tải trên GLBP:

GLBP cân bằng tải bằng ba thuật toán:

- Round-robin load-balancing: mỗi địa chỉ MAC của từng router sẽ được sử dụng tuần tự để trả lời lại các gói ARP. Đây là chế độ cân bằng tải mặc định của GLBP và thích hợp cho bất cứ số lượng host trong mạng có nhiều tới đâu đi nữa.

- Weighted load-balacing: lưu lượng được cân bằng tỉ lệ theo chỉ số weight đã được cấu hình trên Router. Mỗi GLBP router bên trong một nhóm sẽ quảng bá chỉ số weight và nhiệm vụ được phân công; AVG sẽ làm việc dựa trên các giá trị đó. Ví dụ, nếu có 02 router (R1 và R2) bên trong một nhóm và R1 có công suất chuyển tiếp gói tin gấp đôi R2, thì chỉ số weight của R1 sẽ được cấu hình cao gấp đôi chỉ số weight của R2.

- Host-depentent load-balancing: một host luôn sử dụng cùng một router.

Interface Tracking và Weight trên GLBP:

Giống như HSRP, GLBP cũng có thể được cấu hình để theo dõi (track) các cổng kết nối. Ví dụ, nếu kết nối trên một cổng đang được GLBP theo dõi bị mất kết nối (bị đứt cáp,bị rút dây,…) , GLBP sẽ phát hiện ra lỗi và giảm giá trị priority của router đó xuống và lúc đó các Router sẽ bắt đầu bầu lại Active/Standby Router dựa trên chỉ số priority.

GLBP sử dụng một bản weight để xác định khả năng chịu tải trên từng router trong một nhóm GLBP. Chỉ số weight được chỉ định trên mỗi router trong một nhóm GLBP có thể được sử dụng để xác định khi nào mà nó có thể chuyển tiếp gói tin, nếu vậy, tỉ lệ với số máy trong mạng LAN mà nó có thể chuyển tiếp các gói tin. GLBP sử dụng chỉ số Weight để quyết định một router có được trở thành AVF cho một địa chỉ MAC ảo trong một group hay không.

Mỗi router có một giá trị gọi là Weighting maximum (1 – 254). Khi một cổng kết nối gặp sự cố thì giá trị Weight sẽ giảm đi một số theo cấu hình. Mặc định router có giá trị Weighting maximum là 100.

GLBP sử dụng giá trị ngưỡng (threshold) để xem một router có thể làm AVF không bằng cách kiểm tra nếu giá trị Weight của router nhỏ hơn giá trị lower threshold thì router đó sẽ không làm AVF. Ngược lại nếu giá trị Weight của router cao hơn giá trị upper threshold thì router sẽ trở lại làm AVF.

Câu lệnh và ý nghĩa:

Trên Gateway Load Balancing Protocol chúng ta cũng có các câu lệnh cấu hình tương tự như ở HSRP bằng cách thực hiện cấu hình trên các cổng kết nối (interface) của Router. Sau đây là các câu lệnh và ý nghĩa khi cấu hình GLBP:

- Glbp <groupID> authentication <md5/text>: tạo chứng thực cho GLBP.

Ví dụ: glbp 10 autentication text abc, glbp 10 authentication md5 key-chain abc.

- Glbp <groupID> forwarder preempt delay: cấu hình thời gian router để chiếm quyền AVF trong một nhóm GLBP nếu AVF hiện tại trong nhóm GLBP có giá trị weighting rớt xuống giá trị ngưỡng thấp nhất của nó. Lệnh này được cấu hình theo mặc định với thời gian delay là 30 giây. Các option delay và minimum và chỉ số second là để chỉ ra khoản thời gian trì hoãn nhỏ nhất được tính theo giây trước khi việc chiếm quyền AVF được xảy ra.

Ví dụ: glbp 10 forwarder preempt delay minimum 60 – sau khi khởi động 60 giây thì router sẽ chiếm quyền AVF.

- Glbp <groupID> ip: đặt địa chỉ IP ảo cho group.

Ví dụ: glbp 10 ip 10.0.1.100 – đặt địa chỉ Virtual IP là 10.0.1.100.

- Glbp <groupID> load-balancing <host-depentdent/round-robin/weighted>: cấu hình kiểu cân bằng tải.

Ví dụ: glbp 10 load-balancing host-depentdent

- Glbp <groupID> name: đặt tên cho giao thức dự phòng.

Ví dụ: glbp 10 name abc123 – đặt tên cho giao thức là abc123.

- Glbp <groupID> preempt <delay>: tương tự lệnh preempt ở HSRP.

Ví dụ: glbp 10 preempt delay minium 60.

- Glbp <groupID> priority: đặt chỉ số priority.

Ví dụ: glbp 10 priority 150 – đặt chỉ số priority cho router là 150.

- Glbp <groupID> timers: đặt thời gian gửi gói tin Hello, thời gian chết (hold time) và thời gian chuyển hướng (redirect).

Ví dụ: glbp 10 timers 5 18; glbp 10 timers redirect 1800 28800.

- Glbp <groupID> weighting <1-254/track>: đặt chỉ số weight cho nhóm và cấu hình theo dõi cổng kết nối (track).

Ví dụ: glbp 10 weighting 110 lower 95 upper 105

Sau khi cấu hình xong chúng ta có thể dùng câu lệnh show glbp để kiểm tra cấu hình GLBP trên Router.

Nguồn: Tổng hợp